前言

通常而言,对于一块新磁盘我们不是直接使用,而是先分区,分区完毕后格式化,格式化后OS才能使用这个文件系统。分区可能会涉及到MBR和GPT问题。至于格式化和文件系统又有什么关系? 这里的格式化指的是高级格式化,由于每种OS所设置的文件属性/权限并不相同, 为了能够操作这些文件,就需要对partion进行格式化,以满足OS能够利用的“文件系统格式(filesystem)”。

上面说对partion进行格式化,这种说法不严谨。

对于早期技术而言,可以认为Partion与FS是1:1的关系,这两种是等价说法。但是在引入RAID(Redundant Arrays of Independent Drives)和LVM(Logical Volume Manager)后,整个存储概念就被池化,Partion与FS不再是1:1关系,可以认为一个可被挂载的目录就是一个FS。

Ext2脑图

Ext2文件系统

作为Linux上最传统的文件系统,Ext2的很多概念对于理解其他文件系统很有帮助。

Ext2整体结构

结构剖析

Boot Block

也可以称为boot sector,里面存放有boot loader

Superblock

  1. 记录整个 FS相关信息
  2. 备份策略:首个Block Group保存Superblock,后续Block Group保存Superblock备份
  3. 查看命令:dumpe2fs
  4. 包含:
  • block 与 inode 的总量
  • 未用与已用的 inode / block 数量
  • block 与 inode 的大小

  • filesystem 的挂载时间
  • filesystem最近一次写入数据的时间
  • filesystem最近一次检验磁盘 (fsck) 的时间
  • valid bit。0表示FS为被挂载,1表示FS已被挂载

GDT

  1. Group Descriptor Table,块组描述符表。用于存储一个Block Group的描述信息
  2. 查看命令:e2fsck  、dumpe2fs
  3. 备份策略:同Superblock
  4. 包含:
  • 块组中从哪里开始是 inode table
  • 块组中从哪里开始是Data Blocks
  • 块组中从哪里开始是Inode Bitmap
  • 块组中从哪里开始是Block Bitmap
  • 块组中从哪里开始是GDT
  • 块组中从哪里开始是Superblock

Block Bitmap

用于标记block是否使用,0表示未用,1表示已用。

Inode Bitmap

用于标记inode是否使用,0表示未用,1表示已用。

Inode Table

  1. 每个 inode 大小均固定为 128 bytes
  2. 每个文件都仅会占用一个 inode 而已,因此FS能够创建的文件数量与 inode 的数量有关
  3. 寻址Block方式

包含:

  • 该文件的存取模式(read/write/excute)
  • 该文件的拥有者与群组(owner/group)
  • 该文件的容量
  • 该文件atime、ctime、mtime
  • 该文件真正内容的指向

Ext2是索引式FS,几乎可以一次性去除全部block(二级及以上寻址的不能一次性取出),而且几乎不需要磁盘重组

Windows的FAT是按图索骥式FS,不能一次性取出全部Block,而且需要经常磁盘重组

Data Blocks

用于最终放置文件内容数据

支持block大小:1K、2K、4K

注意:

block大小、数量格式化后不再改变

每个 block 内最多只能够放置一个文件的数据,多余空间不退,少了的空间再补充一个block。

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